秦岭造山带早古生代蛇绿岩的多阶段演化: 从岛弧到弧间盆地

秦岭商-丹缝合带是分隔北秦岭早古生代造山带和南秦岭晚古生代造山带的地质界线,其中的丹凤蛇绿岩被认为代表了秦岭地区早古生代的洋壳残片。迄今,前人已经提出多种模式来解释丹凤蛇绿岩成因和构造背景(如:岛弧、洋岛和成熟的大洋等)。然而,这些单一的构造演化模式却很难解释两个基本事实:(1)不同类型镁铁质岩(如N-MORB、E-MORB和IAT等)的穿时性分布;(2)几乎所有的早古生代镁铁质岩都显示出多种构造环境的叠加。对陕西太白鹦鸽嘴地区一条具有较完整层序的蛇绿岩剖面研究发现,剖面中存在HTI型(TiO2:1.21%～1.56%)和LTI(TiO2:0.09%～0.35%)两种类型的镁铁质岩(包括玄武岩和辉长岩),HTI型镁铁质岩具有LREE亏损,没有Nb、Ta负异常等的E-MORB特征;LTI具有LREE富集,Nb、Ta负异常的IAT特征。地球化学显示二者的源区均为北秦岭岩石圈地幔楔。本文获得鹦哥嘴蛇绿岩两个LTI型辉长岩锆石U-Pb年龄分别为523.8±1.3Ma和474.3±1.4Ma。认为秦岭早古生代蛇绿岩应是SSZ环境下多阶段演化的结果:第一阶段:约524Ma,秦岭洋盆向北俯冲开始。俯冲板片的脱水作用使熔融温度降低,形成的流体交代地幔楔,在北秦岭南缘产生了一个不成熟的岛弧;第二阶段:先存岛弧裂开阶段,约524～474Ma。秦岭洋壳的持续俯冲,在先形成的岛弧上拉张出了弧间盆地,形成了主要由轻稀土亏损、高Ti拉斑玄武岩和辉长岩组成的E-MORB型岩石组合;第三阶段:弧前盆地闭合阶段,474Ma之后。在这个阶段新生的弧间盆地闭合,俯冲洋壳携带的深海沉积物与北秦岭岩石圈地幔楔相互作用形成了北秦岭李子园的玻安岩。秦岭早古生代蛇绿岩的多阶段成因是典型特提斯构造域演化特征在秦岭地区的重现。     

西藏班公湖-怒江缝合带西段洞错蛇绿岩中的辉长岩锆石U-Pb年代学及地质意义

洞错蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带西段阿里地区,前人对其空间展布、构造环境及成因有过一定的探讨,但研究程度薄弱.选择洞错蛇绿岩中的辉长岩为研究对象,对其开展详细的岩相学、地球化学、年代学等工作,解读洋盆的形成时间及构造环境.结果表明,辉长岩与N-MORB相比具有较高的Mg#,低K、Na、P和Ti的元素特征,亏损Hf、Zr、Nb等高场强元素（HFSE）,具有轻稀土亏损型配分模式,表明可能源于N-MORB型亏损地幔源区.地球化学元素研究表明辉长岩岩浆源自亏损的尖晶石二辉橄榄岩~30%部分熔融,可能形成于与洋内俯冲相关的岛弧或者弧前构造环境,属于SSZ型蛇绿岩.辉长岩锆石的U-Pb测年指示其结晶年龄为222±4.8 Ma（MSWD=0.5,n=28）,代表了辉长岩的形成年龄,佐证了洞错蛇绿岩形成于晚三叠世,表明班公湖-怒江特提斯洋盆从晚三叠世开始存在洋内俯冲消减地质作用.      

青海东昆仑夏日哈木IV号岩体原岩属性及其构造意义

东昆仑造山带西段夏日哈木地区IV号岩体是镁铁-超镁铁质侵入体还是蛇绿岩单元仍存争议。本文对IV号岩体开展了野外地质特征、岩相学、地球化学及锆石U-Pb年代学的研究。IV号岩体主体为斜长角闪岩,呈透镜状产在片麻岩中。斜长角闪岩主要由角闪石、斜长石组成,含少量石英、黑云母、榍石和铁钛氧化物。具有基性岩的化学成分,属于拉斑玄武岩系列岩石,稀土配分模式中Eu显示正异常（δEu=1.3~1.6）,ε_Nd（t）值为+3.5~+5.3,推测其原岩可能为堆晶辉长岩,明显不同于含铜镍矿的Ⅰ号镁铁-超镁铁岩体,与该地区出露的榴辉岩（退变榴辉岩）可以对比。斜长角闪岩中的锆石具有弱环带,采用LA-MC-ICP-MS方法得出的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为421±4Ma （MSWD=2.8）,Th/U比值为0.01~3.26,指示锆石为变质-深熔成因,代表了斜长角闪岩的形成时代。夏日哈木地区的斜长角闪岩和该地区出露的榴辉岩及榴闪岩的原岩可能都是早期形成于陆壳环境的基性岩（大陆边缘的基性侵入岩或喷出岩）,在430Ma左右发生陆壳深俯冲作用时形成榴辉岩,420~410Ma榴辉岩发生不同程度退变形成榴闪岩和斜长角闪岩。由此推测,IV号岩体的构造属性与该地区的榴辉岩属性相同,形成于陆壳环境,其原岩不属于蛇绿岩单元。斜长角闪岩的出现指示了该地区原特提斯洋壳已俯冲消亡,深俯冲的陆壳开始折返,这对认识东昆仑早古生代的构造演化和铜镍矿形成的地质背景具有重要意义。     

新疆天山地区榆树沟-铜花山蛇绿岩特征和构造背景

榆树沟-铜花山蛇绿岩出露于南天山北缘,属哈萨克斯坦-伊犁板块和塔里木板块之间的缝合带。蛇绿岩已被构造肢解,主要由超镁铁岩、堆晶岩、熔岩类组成。超镁铁岩以方辉橄榄岩为主,显示典型的亏损地幔岩特征,橄榄石为富镁型,Fo为90;斜方辉石为顽火辉石,En为90,单斜辉石含量少;副矿物铬尖晶石属低铬型,Cr^#值(＝Cr/(Cr+Al)×100)16~28,Mg^#值(=Mg/(Mg+Fe)×100)63~75,反映了深海橄榄岩特征。归一化后榆树沟超镁铁岩MgO含量38.84%~44.53%,Al₂O₃为1.51%~3.63%,CaO为0.42%~5.77%,成分近于大洋二辉橄榄岩;铜花山的超镁铁岩叠加碳酸岩化,LREE强烈富集,可能经历了俯冲洋壳流体改造。熔岩类在榆树沟和铜花山均有较大规模产出,其中榆树沟玄武岩为主,铜花山安山岩和英安岩较多。熔岩多已遭受绿片岩相海底热液蚀变。榆树沟玄武岩的REE含量总体比铜花山的低,稀土配分模式均为轻稀土富集型;玄武岩的微量元素特征表明其源区可能遭受过流体作用影响。铜花山三个高镁火山岩化学成份具有SiO₂(32%~36%)含量很低、MgO(20.12%~28.50%)含量高、K₂O+Na₂O(0.06%~0.46%)含量小于2%的特征,综合分析可归为苦橄岩类。堆晶岩通常以构造小岩块产在超镁铁岩块中或基性熔岩中,以辉长岩为主,有少量橄榄辉石岩等,岩石蚀变、构造变形强烈。堆晶岩的成分接近玄武岩,存在LREE富集和略亏损平坦两种类型。岩石地球化学特征表明榆树沟和铜花山的蛇绿岩形成于MOR构造环境,但具有受俯冲带流体改造特征,并伴生有岛弧火山岩。     

雅鲁藏布江蛇绿岩带的康金拉铬铁矿中发现金刚石

前人在雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎铬铁矿石中发现许多异常矿物,包括金刚石和柯石英等典型压力指示矿物.蛇绿岩型铬铁矿石中为什么会产出金刚石等异常矿物,与其伴生的铬铁矿和蛇绿岩是什么成因,是一个新的重大科学问题.为此,开展了同一蛇绿岩带中康金拉矿区的铬铁矿的人工重砂研究.从1116kg的铬铁矿样品中发现了近千粒金刚石,以及自然元素、金属互化物、氧化物、硫化物、硅酸盐、钨酸盐和碳酸盐矿物等一批异常矿物.从一个新的矿区发现了大批金刚石,不仅是对罗布莎铬铁矿中存在金刚石的佐证,并且将金刚石的产出规模增加了几个数量级,由此引出蛇绿岩铬铁矿中金刚石是否成矿的新问题.尤其重要的是,从同一蛇绿岩带的不同铬铁矿床中再次发现金刚石,为探讨金刚石及其寄主的铬铁矿和蛇绿岩的成因,提供了新的重要依据.     

秦岭松树沟岩体--一个遭受角闪岩相变质作用的超镁铁堆晶岩的实例

研究表明,松树沟岩体为一受到角闪岩相变质作用改造再结晶的层状超镁铁岩体,并保留着某些原岩面貌痕迹。其变质作用不仅导致微观上矿物变形和宏观上岩体的构造变形,而且也引起岩体内部矿物重新组合和再造,形成以含角闪石(直闪石和透闪石)为特征的Anth- Ol- En和Tre- Ol- Di两个变质矿物共生组合。其形成温度大约为70 0～75 0℃,压力为0 .6～0 .7GPa以下。岩相构造分析表明,该岩体并不是一个简单的透镜体。实际是由三个呈对称分布的岩相带组成的层状杂岩体,遭受同构造变形形成具有紧密褶曲特征的同斜向斜岩体。该岩体为一蛇绿岩构造岩块,其原岩来自大洋岩石圈板块壳层下部单元——由纯橄榄岩-透辉橄榄岩-透辉岩组成的层状超镁铁堆晶岩。它在遭受角闪岩相变质作用之前,曾经历过低变质蛇纹石化阶段(形成蛇纹岩)。恢复其原岩的原始层序具有垂直分异和多旋回岩浆演化的特点。故松树沟岩体不具有阿尔卑斯型橄榄岩,或地幔橄榄岩的成因属性。     

新疆东天山石炭纪火山岩及其构造意义

东天山石炭纪火山岩北至吐哈盆地南缘,向南受控于阿奇克库都克断裂,对恢复古生代期间古亚洲洋的构造演化具有重要的意义。通过岩石学、同位素年代学及地球化学研究发现:(1)东天山石炭纪火山岩是一套钙碱质玄武岩-安山岩-流纹岩建造,玄武岩包括N-MORB和IAT型两种类型,指示东天山地区在石炭纪存在一个弧间盆地,其北部边界可能为东准噶尔的卡拉麦里蛇绿岩带;(2)东天山吐哈盆地南缘底坎儿组中流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb 年龄为320 ±1.2Ma(MSWD=1.3),代表了底坎儿组火山岩主体岩浆结晶时代;(3)对比东天山及邻区石炭纪火山岩地球化学,发现在SiO₂含量相近的情况下,由北向南东天山石炭纪火山岩中玄武岩的K₂O、K₂O+Na₂O、K₂O/Na₂O、LILE(Rb、Ba、Sr等)和HFSE(Nb、Ta、Th、Zr等)呈规律性增加,具有明显的成分分带,与环太平洋中-新生代岛弧和活动大陆边缘产出的火山岩的成分极性变化一致。认为东天山石炭纪火山岩成分分带可能是古亚洲洋在石炭纪向东南准噶尔-吐鲁番-哈密陆块下斜向俯冲的结果。     

南天山北缘榆树沟麻粒岩的变质作用及其锆石SHRIMP年龄的研究

南天山北缘榆树沟麻粒岩主要为基性麻粒岩,由多个变质程度不同(低、中、高压麻粒岩相)的岩片被构造作用拼贴到一起。本文对不同麻粒岩开展详细的岩相学研究,识别出的变质作用有:进变质角闪岩相、低压麻粒岩相、中压麻粒岩相、高压麻粒岩相和退变质的中压麻粒岩相、角闪岩相、绿片岩相变质作用。对于有成熟温压计的中压麻粒岩相(即Grt-Opx-Cpx-Plg-Qtz组合)矿物组合的样品进行了温压估算,获得的温度和压力范围为724~826℃和0.64~0.88GPa。对原岩为火山岩的中压麻粒岩相岩石的锆石核部的研究表明,锆石的来源复杂;SHRIMP锆石U-Pb年代学测定显示,锆石的变质生成边的年龄稳定,为390~401Ma,代表了中压麻粒岩相进变质作用的时代。     

蛇绿岩型金刚石和铬铁矿深部成因

地球上的原生金刚石主要有3种产出类型,分别来自大陆克拉通下的深部地幔金伯利岩型金刚石、板块边界深俯冲变质岩中超高压变质型金刚石,和陨石坑中的陨石撞击型金刚石。在全球5个造山带的10处蛇绿岩的地幔橄榄岩或铬铁矿中均发现金刚石和其他超高压矿物的基础上,我们提出地球上一种新的天然金刚石产出类型,命名为蛇绿岩型金刚石。认为蛇绿岩型金刚石普遍存在于大洋岩石圈的地幔橄榄岩中,并提出蛇绿岩型金刚石和铬铁矿的深部成因模式。认为早期俯冲的地壳物质到达地幔过渡带(410~660 km深度)后被肢解,加入到周围的强还原流体和熔体中,当熔融物质向上运移到地幔过渡带顶部,铬铁矿和周围的地幔岩石以及流体中的金刚石等深部矿物一并结晶,之后,携带金刚石的铬铁矿和地幔岩石被上涌的地幔柱带至浅部,经历了洋盆的拉张和俯冲阶段,最终在板块边缘就位。